2.工件在夹具中的定位

1.六点定位原理图2-13六点定位原理XZY要确定其空间位置，就需要限制其6个自由度将6个支承抽象为6个“点”，6个点限制了工件的6个自由度，这就是六点定位原理。2.3.3工件在夹具中的定位任何一个物体在空间直角坐标系中都有6个自由度——用表示ZYXZYX,,,,,六点定位原理图2-14工件以平面3点定位XYZ与理论力学、机构学自由度概念差别——位置不定度——夹紧与定位概念分开——工件、夹具是弹性体两点注意：“点”的含义——对自由度的限制，与实际接触点不同2.3.3工件在夹具中的定位1.六点定位原理zxyxzy六点定位简图1.六点定位原理应用六点定位原理需要注意的几个问题：1)六个支承点的位置必须合理分布;2)六点定位原理中“点”的含义是限制自由度，不能机械地理解成接触点。该限制哪些自由度？实际上，并非在任何情况下，六个自由度要全部限制，而要限制的只是那些影响工件加工精度的自由度。2.工件限制的自由度数目与加工要求的关系所谓工件的正确定位，就是根据工件加工要求来限制工件的自由度，以达到加工要求的目的。2.工件限制的自由度数目与加工要求的关系(1)完全定位ΦD0+TDt1CCyzx0L(1)完全定位案例1钻连杆小头孔定位方案ΦD0+TD1)ΦD0+TD由钻头直径来保证(1)完全定位案例1钻连杆小头孔定位方案ΦD0+TDt1CCcyzx0Lt1C2)xy3)孔心位置xyz案例1钻连杆小头孔定位方案(1)完全定位平面支承1短圆柱销2侧挡销3yzx0zxyxyz(1)完全定位案例1钻连杆小头孔定位方案完全定位工件的六个自由度全部被限制CHt2Cyzx0A(2)不完全定位案例2磨连杆端面的定位方案CHt2Cyzx0A1)Hz2)xy(2)不完全定位案例2磨连杆端面的定位方案Ht2C平面支承1zxyyzx0A(2)不完全定位案例2磨连杆端面的定位方案不完全定位不需要限制六个自由度就能达到定位的要求BA第三种定位方式:过定位过定位带来的问题?2134xyz0zxyx(3)过定位案例3某箱体零件的定位方案分析BA2134xyz0L(3)过定位案例3某箱体零件的定位方案分析yzx0支承平面zxy销1xyy销2z(3)过定位案例5一面两销定位方案LggTL21LxxTL21Lg=Lx(3)过定位案例5一面两销定位方案yzx0支承平面zxy销1xyy销2z(3)过定位案例5一面两销定位方案过定位工件的某一自由度被定位元件重复限制过定位是否使用要看能否减少工件的变形或定位操作是否方便一面两孔定位分析D1D2d2d1lTl21LTL21lTl21LTL21bmin1min22LlTTDb图2-20一面两孔定位干涉分析削边销B(3)过定位案例5一面两销定位方案支承平面zxy销1xy削边销zyzx0(3)过定位案例5一面两销定位方案过定位——工件某一个自由度（或某几个自由度）被两个（或两个以上）约束点约束，称为过定位。过定位是否允许，要视具体情况而定：1）如果工件的定位面经过机械加工，且形状、尺寸、位置精度均较高，则过定位是允许的。有时还是必要的，因为合理的过定位不仅不会影响加工精度，还会起到加强工艺系统刚度和增加定位稳定性的作用。2）反之，如果工件的定位面是毛坯面，或虽经过机械加工，但加工精度不高，这时过定位一般是不允许的，因为它可能造成定位不准确，或定位不稳定，或发生定位干涉等情况。过定位过定位分析（桌子与三角架）图2-17过定位分析刀柄主轴拉杆涨套过定位应用图2-21HSK刀柄与传统刀柄结构HSK刀柄传统刀柄1:107:24间隙主轴拉杆刀柄定位端面配合锥面2.3.3工件在夹具中的定位过定位讨论如图示，齿轮坯以内孔和一小端面定位，车削外圆和大端面。加工后检测发现大端面与内孔垂直度超差。试分析原因，提出改进意见。4A0.02A间隙配合刚性心轴图2-22过定位示例图2-22a过定位引起夹紧变形2.3.3工件在夹具中的定位橡胶垫图2-22b过定位处理分析2.3.3工件在夹具中的定位改善过定位的措施长销与小端面组合短销与大端面组合长销与球面垫圈组合图2-76改善过定位的措施消除过定位及其干涉两个途径改变定位元件的结构，以消除被重复限制的自由度；提高工件定位基面之间及夹具定位元件工作表面之间的位置精度，以减少或消除过定位引起的干涉。平面支承1短圆柱销2侧挡销3yzx0xyzxyΦD0+TDt1C(4)欠定位案例1钻连杆小头孔定位方案平面支承1短圆柱销2yzx0xyzxyΦD0+TDt1C(4)欠定位案例1钻连杆小头孔定位方案欠定位应该限制的自由度没有被限制的定位不允许使用小结:第四种:欠定位第一种:完全定位第三种:过定位第二种:不完全定位或准定位尽量避免!!!2.工件限制的自由度数目与加工要求的关系六点定位原理应用举例应该限制五个自由度：1）在长方体工件上铣通槽2）在长方体工件上铣不通槽应该限制六个自由度：;Y;Z;X;Y;Z不完全定位;;;;;;ZYXZYX完全定位ZYXb）ZYXc）a）b）BBBzxy3典型的定位方法与定位元件工件以平面定位工件以圆孔定位工件以外圆柱面定位工件以其他表面定位3.1工件以平面定位在机械加工中，利用工件上的一个或几个平面作为定位基面来定位工件的方式，称为平面定位。平面定位的主要形式是支承定位。常用的定位元件有:固定支承可调支承自位支承支承钉支承板辅助支承主要支承工件以平面定位(1)固定支承：包括固定支承钉、固定支承板。各种固定支承钉工件以平面定位(1)固定支承：包括固定支承钉、固定支承板。固定支承板固定支承板多用于工件上已加工表面的定位，有时可用一块支承板代替两个支承钉。a)图A型结构简单，但埋头螺钉处易堆积切屑，故用于工件侧面或顶面定位。b)图B型支承板可克服这一缺点，主要用于工件的底面定位。固定支承(支承板)工件以平面定位(2)可调支承可调支承是顶端位置可在一定高度范围内调整的支承。多用于未加工平面的定位，以调节和补偿各批毛坯尺寸的误差，一般每批毛坯调整一次。限制一个自由度。H可调支承的应用图7-19可调支承的应用工件以平面定位(3)自位支承支承本身的位置在定位过程中，能自动适应工件定位基准面位置变化的一类支承。注意：虽然自位支承与工件有两三个接触点，但只起到一个支承点的作用,即一般只限制一个自由度。(4)辅助支承在工件定位后才参与支承的元件，不限制自由度，主要用于提高工件的刚度和定位稳定性。工件以平面定位圆柱铣刀(4)辅助支承在工件定位后才参与支承的元件，不限制自由度，主要用于提高工件的刚度和定位稳定性。工件以平面定位辅助支承工件以平面定位3.2工件以圆孔定位工件以圆孔定位多属于定心定位（定位基准为圆柱孔轴线）。常用定位元件是定位销和心轴。定位销有圆柱销、圆锥销、菱形销等形式；心轴有刚性心轴（又有过盈配合、间隙配合和小锥度心轴等）、弹性心轴之分。有些工件，如套筒、法兰盘、拨叉等以孔作为定位基准，此时采用的定位元件有定位销、定位心轴等。定位销圆柱销圆锥销长定位销短定位销yzx0xxyyyzx0xy工件以圆孔定位(1)定位销:分固定式和可换式，圆柱销和菱形销定位销头部应做出倒角或圆角，以便于装入工件定位孔。主要用于直径小于50mm的中小孔定位。工件以圆孔定位(2)锥销常用于工件孔端的定位可限制工件三个自由度常见的圆锥销结构：锥销定位死顶尖活顶尖xyzxyxyzxy工件以圆孔定位(3)定位心轴心轴定心精度高，但装卸费时，有时易损伤工件孔，多用于定心精度要求高的情况。定位时，工件楔紧在心轴上，多用于车或磨同轴度要求高的盘类零件。主要用于盘套类零件的定位定位心轴锥度心轴圆柱心轴过盈配合心轴间隙配合心轴过盈配合心轴67rHZY△Z=0△Y=0X引导部工作部分传动部yzzy特点:间隙配合心轴圆柱心轴)7(67fgHY△Z≠0△Y≠0XZy特点:yzzyx锥度心轴锥度心轴ZXY△Z=0△Y=0△X≠0特点:yzzyx工件以圆孔定位小锥锥度心轴，装夹工件时，通过工件孔和心轴接触表面的弹性变形夹紧工件，使用小锥度心轴定位可获得较高的定位精度，它可以限制五个自由度3.3工件以外圆柱面定位工件以外圆柱面定位在生产中是常见的，如轴套类零件等工件以外圆柱面定位两种形式：定心定位和支承定位工件以外圆柱面定心定位的情况与工件以圆孔定位的情况相仿（用套筒和卡盘代替心轴或柱销）工件以外圆柱面支承定位的元件常采用V型块，短V型块限制2个自由度，长V型块（或两个短V型块组合）限制4个自由度用V形块定位，工件的定位基准始终在V形块两定位面的对称中心平面内，对中性能好。V形块固定V形块活动V形块长V形块短V形块工件以外圆柱面定位(1)V形块:V形块是用得最广泛的外圆表面定位元件。在V形块上定位时，工件具有自动对中作用。结构尺寸已标准化，斜面夹角有60°、90°、120°yzx0xxzzxz活动V型块的应用ZYXzxyxyz工件以外圆柱面定位(2)定位套筒定位套筒装在夹具体上，用以支承外圆表面，起定位作用。定位元件结构简单，但定心精度不高，当工件外圆与定位孔配合较松时，还易使工件偏斜，因而，常采用套筒内孔与端面一起定位，以减少偏斜。若工件端面较大，为避免过定位，定位孔应做短些。工件以外圆柱面定位(3)半圆孔定位座将同一圆周面的孔分成两半圆，下半圆部分装在夹具体上，起定位作用，上半圆部分装在可卸式或铰链式盖上，起夹紧作用，半圆孔定位座适用于大型轴类工件的定位。短半圆孔定位限制工件的二个自由度；长半圆孔定位限制工件的四个自由度工件以外圆柱面定位(4)外圆定心夹紧机构在实现定心的同时，能将工件夹紧的机构，称为定心夹紧机构，如三爪自定心卡盘、弹簧夹头等。弹簧夹头的速度是有弹性的，如果工件尺寸是一致的，弹簧夹头的速度会更快。如果工件尺寸的变化大，可能需要采用卡爪卡盘以适应尺寸范围宽的加工工件。弹簧夹头工件以外圆柱面定位工件以其他表面定位除平面、圆孔、外圆柱面外，工件有时还可能以其它表面（如圆锥面、渐开线齿面、曲面等）定位。工件以其他表面定位分析下列定位方案中各定位元件限制了哪些自由度？1）车光轴外圆起传动作用，不起定位作用ZYX;;ZY;zxy车套筒外圆起夹紧作用，不起定位作用XZYZY;;;zxy分析讨论：下列定位方案中各定位元件限制了那些自由度？车光轴外圆的三种安装方式。a)b)c)ZYZY;;;ZY;ZY;ZY;ZY;X分析讨论：下列定位方案中各定位元件限制了那些自由度？zxy1.工件的定位与夹紧有什么区别？2.确定工件在夹具中应限制自由度数目的依据是什么？3.什么是欠定位？为什么不能采用欠定位？试举例说明。4.试分析右图中的定位元件分别限制了哪些自由度？有哪些夹紧元件？讨论分析